Yaygın Bir Mantar Evrimleşerek Birkaç Yılda 20.000 Kat Büyüdü : ScienceAlert

2018’de insan gözünün göremediği tek bir hücre olarak başlayan şey, şimdi pire büyüklüğünde çok hücreli bir canavara dönüştü.

Bira mayası üzerinde devam eden bir çalışma (SaccharomyceS cerevisiae) ‘kar tanesi’ mayası, binlerce nesil dikkatli seçimden sonra mikroskobik tek hücreli organizmalara neler olabileceğini gösterdiği için kümelerde bağlı kalacak şekilde mutasyona uğradı.

Georgia Teknoloji Enstitüsü’ndeki araştırmacılar, nesilden nesile beş popülasyondan en büyük ve en hızlı büyüyen maya kümelerini seçtiklerinde, atalarından 20.000 kat daha büyük olan yarım milyondan fazla klonal hücre içeren bir organizma geliştirdiler.

Bulgular, sürekli çok hücreli evrimin eşsiz bir örneğidir.

“Parmağımızı tek hücreli bir organizmanın evrim ölçeğine koyarak, onların giderek daha karmaşık ve entegre çok hücreli organizmalara nasıl dönüştüğünü anlayabiliriz ve bu süreci yol boyunca inceleyebiliriz.” açıklar Georgia Tech’ten evrimsel biyolog William Ratcliff.

Bugün, kanıt öneriyor Dünya üzerindeki yaşamın kabaca 3,5 milyar yıl önce tek hücreli organizmalarla başladığını.

Yine de, kabaca iki ila üç milyar yıl önce, hepsi aynı görünen ve davranan izole hücrelerin, koordineli aktivite yeteneğine sahip özel dokulara sahip çok hücreli yaşam formlarına nasıl evrildiği hakkında çok az şey biliniyor.

Kar tanesi mayası üzerinde yapılan deneyler artık uzmanların bu hikayeyi denemelerine ve yeniden anlatmalarına yardımcı oluyor.

Çalışma, Çok Hücrelilik Uzun Süreli Evrim Deneyi (MuLTEE) olarak adlandırılıyor ve araştırmacılar bunu onlarca yıl boyunca yürütmeyi umuyor. İlk büyük bulgular, 3.000 nesillik evrimin ardından geldi.

Zaten, araştırmacılar söylemek, bireysel maya popülasyonları, “jelatinden daha zayıf” maddelerden “ahşabın gücü ve sertliğine sahip” maddelere dönüştü.

“Grupların bu çok çok büyük boyuta ulaşmasını sağlayan tamamen yeni bir fiziksel mekanizma olduğunu keşfettik.” açıklar evrimci biyolog Ozan Bozdağ.

İlk olarak, deneylerdeki maya hücreleri, organizmanın genel yoğunluğunu azaltan daha büyük dallar geliştirdi.

Daha sonra dallar birbirine dolanarak modern jellerin kıvamını andıran bir küme oluşturdu.

Nihayetinde bu yeni yapı, organizmayı tek hücreli atasından 10.000 kat daha dayanıklı hale getirdi. Artık öyle bir kar tanesi değil.

“Mayanın dalları birbirine dolanmıştı” açıklar Bozdağ, “Hücre kümeleri sarmaşık benzeri davranış geliştirerek, birbirini sarmalayarak tüm yapıyı güçlendirdi.”

Deneylerin bir diğer önemli bulgusu, oksijenin evrimsel ilerlemeye sınırlar koymadaki rolüyle ilgiliydi.

Dünyanın gençliğinde oksijen yetersizdi. Birkaç milyar yıl önce, özel bir bakteri türü atmosfere “yaşam üfleyene” kadar, çok hücreli yaşam formlarının gerçekten yükseldiği düşünülmemişti.

Laboratuarda kar tanesi mayasının evrimi, oksijenin dünyadaki ilk çok hücreli yaşam formları üzerinde önemli bir kısıtlama olduğu fikrini destekliyor. Deneylerde, yalnızca enerji üretmek için oksijene ihtiyaç duymayan maya popülasyonları bu kadar büyük boyutlara evrimleşebildi.

Öte yandan, oksijene ihtiyaç duyan maya kümeleri, kaynakları tüm hücreleri arasında bölmek zorunda kaldı ve bu da büyümek için ekstra bir maliyet yarattı.

Bu bulgular, bilim adamları söylemek“çok hücreli boyutun evriminde oksijen seviyelerinin kritik rolünün” altını çiziyor.

“Modern bilimin müthiş gücünden yararlanarak erken çok hücreli yaşamı binlerce nesil boyunca evrimleştirebileceğimiz bir model sisteme sahip olduğum için gerçekten heyecanlıyım.” diyor Ratcliff.

“Prensip olarak, evrimsel hücre biyolojisinden doğrudan seçilim altında olan biyofiziksel özelliklere kadar olan her şeyi anlayabiliriz.”

Önümüzdeki yıllarda bu mayaya ne olacağını izlemek büyüleyici olacak.

Çalışma yayınlandı Doğa.